GD1091型商用车（货车）驱动桥、后悬架设计-方案论证报告.docx

1、机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: GD1091型商用车驱动桥、后悬架设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20xx 年 3 月 15 日目次1 驱动桥与后悬架设计总述11.1 载货汽车驱动桥的现状及发展前景11.2 载货汽车后悬架的现状及发展前景12 驱动桥设计方案与主要参数拟定22.1驱动桥结构形式分析22.2 主减速器设计32.2.1主减速器的减速形式的选择32.2.2 主减速器的齿轮类型选择32.2.3 主减速器主、从动锥齿轮的支撑方案。42.3 差速器设计42.3.1 差速器结构形式的选择42.3.2差速器的主要参数的选择52.4 半轴结构形式确定52.5 驱动

2、桥壳的选择63.后悬架的设计63.1非独立悬架和独立悬架的选择63.2悬架主要参数的确定73.2.1悬架静挠度fc73.2.2 悬架的动挠度汽车的动挠度73.2.3 悬架弹性特性73.2.4 后悬架主、副簧刚度的分配73.3 钢板弹簧的设计73.3.1钢板弹簧的布置方案7 3.4 减震器结构方案分析8论证结果9参考文献91 驱动桥与后悬架设计总述 1.1 载货汽车驱动桥的现状及发展前景 随着汽车工业的飞速发展，驱动桥的设计、制造工艺均在日益完备。驱动桥也不例外，除了采用更多的新技术之外，在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展。为了防止产生功率循环现象，现代型的多桥

3、驱动的汽车上往往装有轴间差速器。从而显著地减少了多桥驱动汽车的主减速器出现过载的情况。但在安装轴间差速器的汽车上，必须考虑到能充分利用各驱动桥牵引力的要求。随着发动机转速及行驶速度的提高，降低汽车的噪声已成为汽车设计中的一个重要课题。驱动桥的噪声主要来自齿轮及其他传动件。提高齿轮及其他传动件的加工精度，装配精度，增强齿轮的支撑刚度，采用运转平稳，无噪声的双曲面齿轮做主减速器齿轮等等。汽车驱动桥是汽车的重要总成，驱动桥设计是汽车设计的重要组成部分之一。目前国内外驱动桥设计出现了一些变化：（1）主要部件和功能向驱动桥的中部集中。（2）桥壳采用球墨铸铁，以提高整桥外观质量（3）适应特种要求的多功能驱

4、动桥。 1.2 载货汽车后悬架的现状及发展前景载货汽车的后悬架一般均采用钢板弹簧悬架。钢板弹簧悬架分为少片变截面钢板弹簧悬架与等截面多片钢板弹簧悬架。少片变截面钢板弹簧悬架多用于轻型载货汽车上，具有体积小、质量轻、结构简单等优点，但是也有生产工艺复杂、制造困难、材料较贵等缺点。等截面多片钢板弹簧悬架则运用广泛，其制造简单、工艺性好、灵活多变的结构设计使其用于各种载货汽车的后悬架上。缺点是汽车平顺性、舒适性较差；簧下质量大，无法适应重卡轻量化的发展，并且不能同时兼顾载货汽车的舒适性与操纵稳定性。近些年来，载货汽车后悬架出现了运用空气悬架或者橡胶悬架。空气悬架和橡胶悬架是以空气或者橡胶弹簧为弹性元

5、件，它们具有变刚度的特点，因此，整个悬架有较强的承载能力。在承载性、可靠性等方面都比传统使用的钢板悬架更具优势，而且能够适应矿山作业等恶劣工况。空气悬架弹簧是一种运用在高档客车和重型载货车上的悬架系统，是世界钢板弹簧发展趋势。空气悬架簧的最终发展趋势是不再需要或使用很少的弹簧扁钢。空气悬架在欧美发达国家已经有70多年的发展历史，二十世纪五十年代，空气悬架弹簧开始应用在载重车、小轿车、大客车及铁道车辆上。到六十年代，德国、美国等工业发达国家生产的大部分公共汽车中装有了空气弹簧悬架。电子控制空气悬架和橡胶悬架代表了目前汽车悬架系统的发展方向。在欧美汽车悬架的发展经历了“钢板弹簧气囊复合式悬架被动全

6、空气悬架主动全空气悬架(即ECAS系统)或橡胶悬架”过程。在欧美，橡胶悬架和空气悬架的价格相差不大，但是使用环境不同，空气悬架不能超载，因此在牵引车上应用广泛。橡胶悬架的适应能力强，因此多用于超载环境中，主要应用与使用工况恶劣、对车辆载荷要求大的非公路汽车上。2 驱动桥设计方案与主要参数拟定驱动桥在传动系的最末尾，其功用是降速、增扭，以及改变从变速器传递来的动力的传递方向。同时将转矩分配给左右两个驱动车轮；驱动桥的另外一个功能是承受作用在路面和车身或者车架之间的纵向力、垂直力、纵向力。以及制动力矩、反作用力矩等等。 一般的，驱动桥由主减速器、差速器、车轮和其传动装置，桥壳等构成。 2.1驱动桥

7、结构形式分析断开式、非断开式是驱动桥的两种结构形式。断开式驱动桥是指没有刚性的整体外壳或者是梁来连接左、右的驱动车轮，主减速器、差速器以及它们的壳体均安装在车架或者车身上，通过万向传动装置来驱动车轮的结构形式。主减速器、差速器、部分车轮传动装置的质量都属于簧上质量。位于两侧的驱动轮经过独立悬架与车身或者车架连接在一起，因此，两侧的驱动轮对于车身可以相对独立的上下摆动。非断开式驱动桥（如图1所示）是指支撑左右驱动轮的是一根刚性的空心梁式的桥壳，主减速器和差速器、半轴以及所有的传动件都装在桥壳里，此时驱动桥以及驱动轮都是簧下质量。 图1 非断开式驱动桥示意图断开式与非断开式相比较，有以下优点：一，

8、可以提高汽车的平顺性；二，可以提高汽车的平均行驶速度；三，有利于提高汽车零部件的使用寿命；四，增强了汽车的康侧滑能力；五，提高了汽车的操作稳定性。但断开、式的驱动桥结构相对复杂，成本高。因此广泛应用于乘用车和越野车上。而非断开式的驱动桥因为结构简单、成本低、维修方便等优点在商用车以及部分乘用车得到了广泛的应用。综上所述，GD1091型商用车应该选用非断开式的驱动桥。 2.2 主减速器设计方案2.2.1主减速器的减速形式的选择 按照减速形式的不同，主减速器可以分为：单级、双级、双速、贯通式、单双级减速配轮边减速等。以下主要对比介绍单级主减速器和双级主减速器。 单级主减速器拥有结果简单、尺寸紧凑、

9、质量小、生产成本低等一系类优点，因而广泛应用于主传动比小于7的汽车上。双级主减速器是指由两级齿轮减速所组成的主减速器。与单级主减速器相比较，在保证同样的离地间隙的情况下，双级主减速器可以得到更大的主动传动比（一般为7-12），但其结果较为复杂，生产制造的成本较高。因此，它主要应用于总质量较大的商用车上面。综上可知，GD1091商用车应该选择双级主减速器。 2.2.2 主减速器的齿轮类型选择主减速其的齿轮类型有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮、蜗轮蜗杆等形式。 弧齿锥齿轮传动过程中，主、从动齿轮的轴线，垂直相交于一个点上。传动过程中，轮齿端面重叠，因此无论那一刻，总会有两对以上的齿轮相互啮合，这

10、样以来就提高了齿轮所能承受的满负荷。另一方面，弧齿锥齿轮工作平顺，噪声小，振动小。但是其对内核的精度要求很高，稍不吻合，就会令工作条件几句恶化，加剧磨损，增大噪声。双曲面齿轮传动过程中，主、从动齿轮的轴线，互相垂直但却不相交，并且主、从动齿轮的轴线会有一定的偏移量这个偏移量称为偏移距E。这个偏移距使得主动齿轮的螺旋角1比从动齿轮的螺旋角2大，我们规定1与2的差值称为偏移角。 与弧面锥齿轮比较，双曲面齿轮有许多的尤优点：（1）同样的尺寸下，双曲面齿轮的传动比更大。（2）当传动比一定、从动齿轮尺寸也相同的情况下，与相应的弧面锥齿轮比较，双曲面齿轮拥有，较高的齿轮强度，更大的直径，较大的主动齿轮轴以

11、及轴承刚度。（3）当传动比一定、主动齿轮尺寸相同的情况下，双曲面齿轮的从动齿轮齿轮的尺寸更小，从而可以提高离地的间隙。（4）由于双曲面齿轮存在偏移距，在传动过程中既存在沿齿高方向的侧向滑动，又有沿着齿长方向的纵向滑动，这样不仅提高了齿轮磨合的过程，同时也使得齿轮运转的更加平顺稳定。（5）属哪个曲面齿轮传动过程中同时啮合的齿轮数较多，重合度大，平稳性高，弯曲强度也高。（6）双曲面齿轮的偏移距也有利于汽车的总体布置。 同时双曲面齿轮也存在着缺点：（1）沿着齿长的方向的纵向滑动会增加摩擦损失从而降低了齿轮的传动效率 。（2）由于摩擦力较大，导致齿轮面烧结、咬死，油膜破坏，抗胶合的能力较低。因此要选用

12、有防刮伤添加剂和改善油膜强度的润滑油。 综上所述，双曲面齿轮性能更好更稳定。因此GD1091型商用车选择双曲面齿轮。 2.2.3 主减速器主、从动锥齿轮的支撑方案。 主动锥齿轮的支承形式可以分为跨置式和悬臂梁式。 跨置式支承是指锥齿轮两端的轴上面都有轴承支承的形式，这种支承形式可以大大提高支承的刚度，同时又可以减小负荷，改善啮合条件，因此此种方式多应用于承载能力较大的车型上。 悬臂梁式支撑形式是指在锥齿轮大端的一侧有长轴，在这根轴上安装上圆锥滚子轴承。通常情况下为提高支承的刚度，应使这丢圆锥滚子的大端朝外。悬臂梁式的支承形式引起结构简单，制造成本较低，便于维修等优点应用较为广泛。 综上所述，G

13、D1091型商用车的主减速器应用悬臂梁式的支承形式。从动锥齿轮的支承刚度与支承的距离、载荷的分布、轴承的支承形式都有关系。一般地，从动齿轮多用圆锥滚子轴承来支承，大端向内提高了支承的刚度以及支承的稳定性。 2.3 差速器设计方案 2.3.1 差速器结构形式的选择 。 差速器，放置在两输出轴之间，分配转矩并保证两输出轴能够以不同的转速转动。按照结构的不同，差速器可以分为凸轮式、齿轮式、蜗轮式、牙嵌自由式等多种形式。以下主要介绍对称式锥齿轮差速器。对称式锥齿轮式差速器包括摩擦片式、普通锥齿轮式、强制锁止式差速器等。摩擦片式差速器由差速器壳体、摩擦片、压盘、V形面、行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮构成

14、。当传递转矩时差速器可以通过自身的斜面对行星齿轮轴产生沿着行星齿轮轴线方向的轴向力，该轴向力使压盘把摩擦片压紧。工作当中，当左右的半轴的转速不一致时主、从动摩擦片产生摩擦力矩。摩擦片式差速器工作平顺，可以显著提高汽车的通过性。普通锥齿轮式差速器由差速器壳体、行星齿轮、半轴齿轮等组成。这种差速器结构简单、制造成本低廉、工作可靠性强、工作平稳。两半轴的转矩比为1.11-1.35之间，也就是说两半轴转矩的差异不大，大致可以认为左、右两半轴的转矩大致相等。因为其有诸多的优点，普通锥齿轮式差速器广泛应用与一般条件下使用的各类汽车当中。综上考虑，GD1091型商用车的差速器应该使用普通锥齿轮式差速器。 2.3.2差速器的主要参数的选择 行星齿轮数n的选择。行星齿轮数应与所承受的转矩成正比，一般情况下n=4. 行星齿轮球面半径Rb的选择。球面半径Rb表示差速器齿轮节锥距的承载能力、大小。可以根据经验公式Rb=Kb确定。Kb一般取2.5-3.0，Td=minTce,Tcs, 行星齿轮节锥距A0=（0.98-0.99）Rb.行星齿轮和半轴齿轮数z1,z2.齿轮的模数越大，强度越高，但是尺寸就越大。因此z1,z2相互合适。Z1/Z2应该在1.5-2.0之间。行星齿轮和半轴齿轮节锥角1，2以及模数m.1=actan(Z1/Z2)2=actan(Z2/ Z1)锥齿轮大端的端面模数mm=2A0 sin